Стандартные и специализированные интерфейсы

Бакалавриат 2021/2022

Статус: Курс по выбору (Информатика и вычислительная техника)

Направление: 09.03.01. Информатика и вычислительная техника

Кто читает: Департамент компьютерной инженерии

Где читается: Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова

Когда читается: 4-й курс, 1, 2 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Охват аудитории: для своего кампуса

Преподаватели: Полесский Сергей Николаевич, Старостенко Владимир Игоревич, Тув Александр Леонидович

Язык: русский

Кредиты: 6

Контактные часы: 62

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Целью курса является усвоение студентами понятий «Интерфейс», «Стык», «Протокол», понятий конструктивной, программной и электрической совместимости, вариантов аппаратной и программной реализации обмена данными в рамках одного устройства и системы, изучение приборных и коммуникационных интерфейсов, ознакомление с интерфейсами промышленных систем сбора данных и управления, освоение интерфейсов виртуальных приборов. Практические занятия направлены на формирование у студентов навыков разработки и отладки программных и аппаратных средств сопряжения, необходимых для обмена информацией по предложенному в задании интерфейсу. Курс углубляет знания, полученные студентами в курсах «Микроконтроллерные системы», «Схемотехника», «Функциональные узлы и компоненты систем управления». Полученные при изучении курса знания применяются при прохождении практики, в работе над проектами, выполнении ВКР.

Цель освоения дисциплины

Освоение студентами понятий «Интерфейс», «Стык», «Протокол», понятий конструктивной, программной и электрической совместимости, вариантов аппаратной и программной реализации обмена данными в рамках одного устройства и системы;
Получение студентами знаний в части электрических уровней, способов подключения, протоколов интерфейсов передачи информации внутри устройств
Приобретение студентами знаний основных коммуникационных интерфейсов и протоколов на их основе, умение применять их при разработке устройств и систем
Изучение интерфейсов промышленных систем сбора данных и управления.
Изучение интерфейсов виртуальных приборов

Планируемые результаты обучения

Знания в части электрических параметров, протоколов, в отдельных случаях конструктивных особенностей наиболее распространенных внутриприборных, коммуникационных интерфейсов, интерфейсов промышленных систем сбора данных и управления
Обучаемые могут назвать наиболее распространенные внутриприборные программируемые интерфейсы: SPI, I2C, UART, 1WireLan, знают их электрические и частотные характеристики, протоколы записи и чтения информации, могут назвать расширения этих интерфейсов, имеют навыки программирования описанных интерфейсов.
Опыт практического применения интерфейсов при взаимодействии элементов систем.
Студенты знают архитектуру сети CAN, представляют форматы сообщений, располагают сведениями об архитектуре приемопередатчиков CAN
Студенты знают свойства стандартов семейства RS, имеют навыки программирования интерфейсов на ПК и микроконтроллерах, представляют схемотехнику приемопередатчиков
Студенты имеют сведения о протоколах Modbus и Profilbus. Имеют практический опыт разработки slave устройств на микроконтроллерах и и хоста на ПК с использованием библиотеки Qt
Умение выбрать наиболее подходящий интерфейс в заданных условиях при разработке.

Содержание учебной дисциплины

Вводная лекция. Роль и задачи интерфейсов в системах контроля и управления.
Передача информации на расстояние. Каналы передачи, Кодирование сигналов, Модуляция несущей информационным сигналом.
Внутренние интерфейсы устройств
Коммуникационные интерфейсы общего назначения.
Протоколы на базе интерфейсов семейства RS
Применение модуляции в промышленных сетях
Обзор беспроводных интерфейсов.
Промышленная сеть CAN.
Интерфейсы для сопряжения бытовых устройств с вычислительной техникой на примере USB.
Использование технологии Ethernet в промышленных системах контроля и управления
Интерфейсы измерительных приборов.

Элементы контроля

Опрос на лекции
Лабораторный практикум. Итоговая оценка первого модуля
Домашнее задание
Экзамен
Лабораторный практикум Итоговая оценка второго модуля

Промежуточная аттестация

2021/2022 учебный год 2 модуль
0.12 * Опрос на лекции + 0.28 * Экзамен + 0.24 * Лабораторный практикум. Итоговая оценка первого модуля + 0.24 * Лабораторный практикум Итоговая оценка второго модуля + 0.12 * Домашнее задание

Программа дисциплины